JP2007303994A - 外観検査装置及び外観検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検査物の位置ずれが生じても、正確に被検査物の着目部位の位置及び寸法を測定できる外観検査装置及び外観検査方法を提供する。
【解決手段】外観検査装置（１）は、被検査物（１００）を撮影した検査画像を取得する撮像部（２３ａ、２３ｂ）と、検査画像において前記被検査物（１００）の着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）が撮影されている領域と複数のテンプレートとのパターンマッチングを行い、複数のテンプレートのそれぞれについて最良の一致位置及び一致度を求めるパターンマッチング手段（３２２）と、一致位置及び一致度に基づいて着目部分の被検査物（１００）の基準位置に対する相対的な位置を決定する位置決定手段（３２３）と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、外観検査装置及び外観検査方法に関するものであり、より詳しくは、被検査物を撮影した画像に基づいて、被検査物の所定部位の相対的な位置及び寸法を測定する外観検査装置及び外観検査方法に関する。

物品の各部の寸法、位置などを測定し、検査する外見検査装置は、製造プロセスにおける検査工程をはじめとして、様々な用途で使用されている。例えば、自動車のエンジンなどに取り付けられるオイルクーラーの製造プロセスでは、オイルクーラーの本体部に各パイプが正しく取り付けられているか否かを調べるために、上記の外観検査装置が使用される。そして、その外観検査装置は、パイプのオイルクーラー本体部への取り付け部からパイプ先端部までの長さや、オイルクーラー本体部に対する各パイプの先端部の相対的な位置を調べる。そのような外観検査装置として、例えば、パイプの先端にプローブを接触させ、そのプローブの位置に基づいてパイプの長さなどを測長する測長器が用いられる。しかし、このような測長器では、検査対象品を取り換える度に、プローブの接触及び離間を行わなければならず、測長に長時間を要した。また、オイルクーラーは、取り付ける車種によって仕様が異なり、オイルクーラー本体部に取り付けられるパイプの位置や長さも異なる。そこでオイルクーラーのタイプごとに、測長器のプローブが正しくパイプの先端に接触するように測長器を設置する治具が必要であった。そのため、特に多品種少量生産を行う場合、このような測長器を用いた検査には時間及び工数が非常に多く掛かるという問題があった。

一方、被検査物をカメラで撮影し、その撮影画像と、被検査物の各端部について予め作成した基準点テンプレートとのパターンマッチングを行なって、被検査物の各端部を検出することにより、被検査物の寸法を計測する装置及び方法が開示されている（特許文献１参照）。

しかしながら、被検査物とカメラの相対的な位置関係によっては、撮影画像中に写されている被検査物の形状が、対応する基準テンプレートと必ずしも一致せず、そのため正確に端部の位置を検出できない場合があった。図８（ａ）〜（ｄ）を用いて、この様子を説明する。図８（ａ）は、被検査物であるオイルクーラー８００が、カメラ８２０に対して正確に所定の位置に配置された場合の位置関係（すなわち、作成された基準テンプレートで意図されている位置関係）を示す概略平面図である。一方、図８（ｂ）は、実際の寸法測定において、オイルクーラー８００が、カメラ８２０に対して若干時計回りに回転して配置された場合概略平面図である。また、図８（ｃ）は、図８（ａ）の配置に対応するオイルクーラーのパイプ８１０の先端部の基準テンプレートの概略を示し、図８（ｄ）は、図８（ｂ）の配置でカメラ８２０により撮影されたオイルクーラー８００のパイプ８１０の先端部の画像の概略を示す。

ここで、図８（ａ）の場合と図８（ｂ）の場合では、カメラ８２０から見たパイプ８１０の角度が異なるため、図８（ｃ）及び図８（ｄ）に示すように、画像上でのパイプ８１０の先端部の形状は必ずしも一致しない。そのため、図８（ｃ）に示す基準テンプレートと、図８（ｄ）の画像のパターンマッチングを行うと、例えば、図８（ｃ）に示されるパイプ８１０の先端部と図８（ｄ）に示されるパイプ８１０の先端部とが正確に一致しないところで最良のマッチングが得られる場合がある。例えば、図８（ｃ）に示すように、パイプ８１０の開口端の中心点Ａをパイプ８１０の先端位置とする。同様に考えると、図８（ｄ）に示す画像において、パイプ８１０の開口端の中心点Ｂがパイプ８１０の先端位置となる。しかし、パターンマッチングの結果、図８（ｄ）に示された画像の点Ｃと基準テンプレートの点Ａが一致する場合に最良の一致となり得る。この場合、点Ｃと本来のパイプ８１０の先端部の位置Ｂとの差の分だけ、測定される寸法に誤差を生じる。
このような誤差を生じさせないために、被検査物とカメラとを必ず所定の位置関係に保つように、被検査物を保持する治具を作成しようとすると、非常に高い精度が要求され、検査装置の製造コストが高くなってしまう。また、被検査物を検査装置に配置する際に、位置合わせなど複雑で高度な手順を必要とするおそれがある。そこで、被検査物とカメラの相対的な位置関係が多少ずれたとしても、正確に被検査物の着目部位の位置及び寸法を測定できる外観検査装置及び外観検査方法の開発が望まれている。

特開２００２−３１０６１８号公報

上記の問題点に鑑み、本発明は、被検査物の位置ずれが生じても、正確に被検査物の着目部位の位置及び寸法を測定できる外観検査装置及び外観検査方法を提供することを目的とする。

また本発明は、多品種少量生産の製品の検査に好適な外観検査装置及び外観検査方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の形態によれば、本発明に係る外観検査装置は、被検査物（１００）を撮影した検査画像において、被検査物（１００）の着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）が撮影されている領域と複数のテンプレートとのパターンマッチングを行い、複数のテンプレートのそれぞれについて最良の一致位置及び一致度を求めるパターンマッチング部（３２２）と、それら一致位置及び一致度に基づいて着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の被検査物（１００）の基準位置に対する相対的な位置を決定する位置決定部（３２３）と、を有することを特徴とする。
係る構成により、複数のテンプレートに基づいて着目部分の位置決定を行うことができるため、被検査物と撮像部が所定の位置関係からずれた場合でも、正確に被検査物の着目部位の、基準位置に対する相対的な位置を求めることができる。

また請求項２に記載のように、複数のテンプレートのそれぞれは、被検査物の着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）と撮像部（２３ａ、２３ｂ）とが所定の位置関係にある場合に、撮像部（２３ａ、２３ｂ）で撮影されたその着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の画像に基づいて作成され、且つその位置関係は、対応するテンプレートごとに異なることが好ましい。被検査物と撮像部との位置関係がずれることを想定して複数の異なるテンプレートを作成しておくことにより、被検査物と撮像部との位置関係がずれても、良好に一致するテンプレートが存在する可能性が高くなるので、正確に被検査物の着目部分の相対的な位置を求めることができる。

また請求項３に記載のように、位置決定部（３２３）は、複数のテンプレートのうち、一致度が最も高いテンプレートについて求められた一致位置に基づいて、着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の上記相対的な位置を決定することが好ましい。
あるいは請求項４に記載のように、位置決定部（３２３）は、複数のテンプレートについて求められた一致位置を、一致度で加重平均することにより、着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の上記相対的な位置を決定することが好ましい。係る構成により、パターンマッチングの精度が悪いテンプレートの影響を低減できるので、より正確に被検査物の着目部分の相対的な位置を求めることができる。

また請求項５に記載のように、本発明に係る外観検査装置は、検査画像における着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の概略位置を決定する、概略位置決定部（３２１）をさらに有することが好ましい。係る構成により、パターンマッチングを行う範囲を狭めることができるので、処理に要する時間を短くすることができる。

また請求項６に記載のように、位置決定部（３２３）は、着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）のうちの少なくとも２点の位置を求め、少なくとも２点の位置に基づいて、着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の長さを求める寸法測定部（３２４）をさらに有することが好ましい。

また請求項７に記載のように、着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の上記相対的な位置又は長さに基づいて、被検査物（１００）の良否を判定する良否判定部（３３）をさらに有することが好ましい。

また請求項８に記載のように、検査画像に基づいて、被検査物の基準位置からの変位量を検出し、その移動量及び被検査物（１００）の設計仕様に基づいて、着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）と撮像部（２３ａ、２３ｂ）とを所定の位置関係にするための被検査物（１００）の移動量を算出する移動量検出部（３１）と、被検査物を保持する保持部（２１）と、上記移動量だけ保持部（２１）を移動させる駆動部（２２）をさらに有することが好ましい。係る構成により、被検査物の位置及び姿勢を検知するセンサを別途設ける必要なく、被検査物を撮像部に対して所定の位置関係になるように移動させることができる。

また、本発明の請求項９に記載の形態によれば、本発明に係る外観検査方法は、被検査物（１００）を撮影した検査画像において被検査物（１００）の着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）が撮影されている領域と複数のテンプレートとのパターンマッチングを行い、その複数のテンプレートのそれぞれについて最良の一致位置及び一致度を求めるステップ（Ｓ１０７）と、一致位置及び一致度に基づいて着目部分の被検査物（１００）の基準位置に対する相対的な位置を決定するステップ（Ｓ１０８）と、を有することを特徴とする。

また請求項１０に記載のように、位置を決定するステップ（Ｓ１０８）は、着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）のうちの少なくとも２点の位置を求め、且つ少なくとも２点の位置に基づいて、着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の長さを求めるステップ（Ｓ１０９）をさらに有することが好ましい。

また請求項１１に記載のように、着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の上記相対的な位置又は長さに基づいて、被検査物（１００）の良否を判定するステップ（Ｓ１１２）をさらに有することが好ましい。

また請求項１２に記載の形態によれば、本発明に係るオイルクーラーの外観検査方法は、上記の何れかの外観検査方法を用い、且つ被検査物（１００）の着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）をオイルクーラーのパイプとすることを特徴とする。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る外観検査装置について詳細に説明する。
本発明の外観検査装置を適用した検査装置１は、一例として、オイルクーラーの良否判定に用いられる。

図１に、被検査物であるオイルクーラー１００の概略平面図を示す。被検査物であるオイルクーラー１００は、略円筒形状の本体部１１０に対し、上面に２本、側面に２本のパイプ１２０〜１５０が取り付けられたものである。また、本体部１１０の側面には、オイルクーラー１００を車体に取り付けるためのネジ穴部１６０ａ〜１６０ｃが設けられている。さらに、本体部１１０の中心Ｃは、オイルクーラー１００の各部の水平面内の位置関係を定める基準点として使用される。そして、オイルクーラー１００を所定の配置にした場合において、基準点を原点とした各パイプの先端部の位置又は各パイプの先端部から取り付け部までの長さが、オイルクーラー１００の検査のために使用される（例えば、図１では、パイプ１３０について、２本のパイプ１４０と１５０の取り付け部が画像上で垂直に並ぶように配置した場合において、パイプ１３０の先端部の中心Ｃからの横方向座標Ｘ及び縦方向座標Ｙが、パイプ１３０の先端部の位置となる）。同様に、オイルクーラー１００を側面方向から見て、オイルクーラー１００の底面上の一点を基準点とし、その基準点を原点とした各パイプの先端部の高さが、オイルクーラー１００の検査のために使用される。

図２に、本発明の外観検査装置を適用した検査装置１の構成ブロック図を示す。
本発明の外観検査装置を適用した検査装置１は、撮像装置２と処理装置３を有する。そして、検査装置１の撮像装置２は、オイルクーラー１００を上面から撮影した平面検査画像と側面から撮影した側面検査画像を取得し、処理装置３へ送信する。一方、処理装置３は、撮像装置２を制御する。また、処理装置３は、取得した各検査画像に基づいて、オイルクーラー１００の各パイプ１２０〜１５０をそれぞれ着目部位とし、各パイプ１２０〜１５０の先端部に関して、基準点に対する相対的な位置を検出し、各パイプの先端部から本体部１１０の取り付け部までの長さを求める。そしてその検出結果等に基づいて、各パイプ１２０〜１５０が正しく取り付けられているか否かを判断して、オイルクーラー１００が良品か否かを判定する。

以下、検査装置１の各部について詳細に説明する。
図２に示すように、撮像装置２では、保持部２１が被検査物であるオイルクーラー１００を保持する。そのために、保持部２１は、オイルクーラー１００を載置するステージを有する。そしてステージは、ステージの中心を回転軸αとして回転可能である。またステージは、歯車を介して駆動部２２と連結される。そしてステージは、駆動部２２で生じた動力が歯車を通じて伝達され、その動力によって回転する。そして、ステージが回転すると、保持部２１に保持されたオイルクーラー１００もその中心を回転軸として回転する。なお、駆動部２２から保持部２１のステージへの動力の伝達は、プーリとベルトによって行うことも可能である。

駆動部２２は、ステッピングモータ及びステッピングモータの回転軸に取り付けられた歯車を有する。そして、駆動部２２のステッピングモータは、処理装置３からの制御信号に基づいて、１度に所定の回転ステップ数だけ回転することにより、ステージ（すなわち、オイルクーラー１００も）所定角回転させる。また、駆動部２２は、ステッピングモータの代わりに、サーボモータを使用してもよい。

また、撮像装置２では、オイルクーラー１００を上面及び側面から撮影するために、撮像部２３ａ及び２３ｂを有する。

撮像部２３ａは、オイルクーラー１００を上方からその全体が写るように撮影する。そのために、撮像部２３ａは、保持部２１の回転軸αと光軸が略一致するように配置される。本実施形態では、撮像部２３ａは、保持部２１のステージに載置されたオイルクーラー１００の本体部１１０の上面から４０ｃｍ離れた位置に配置した。また撮像部２３ａは、ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳセンサなどの光電変換器で構成された２次元検出器と、その２次元検出器上にオイルクーラー１００の像を結像する結像光学系を有する。

同様に、撮像部２３ｂは、オイルクーラー１００を側面からその全体が写るように撮影する。そのために、撮像部２３ｂは、オイルクーラー１００の本体部１１０の側面から４０ｃｍ離れた位置に配置した。また撮像部２３ｂは、撮像部２３ａと同様の２次元検出器及び結像光学系を有する。本実施形態では、撮像部２３ａ及び２３ｂは同一の構成を有し、２次元検出器として、画素数６４０×４８０の２／３インチＣＣＤを使用した。また、結像光学系として、焦点距離３５ｍｍのカメラ用撮影レンズを使用した。しかし、撮像部２３ａと撮像部２３ｂを、異なる２次元検出器及び異なる結合光学系で構成してもよい。
さらに、撮像装置２は、オイルクーラー１００を照明する照明光源を有してもよい。

処理装置３は、撮像装置２から取得した各検査画像に基づいて、オイルクーラー１００の各パイプ１２０〜１５０の先端部及び取り付け部の基準点に対する相対的な位置及び先端部から取り付け部までの長さを検出して、各パイプ１２０〜１５０が本体部１１０に正しく取り付けられているかを調べる。そしてその調査結果に基づいて、オイルクーラー１００が良品か否か判定する。そのために、処理装置３は、回転量検出部３１、測定部３２、良否判定部３３、記憶部３４、制御部３５及び通信部３６を有し、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びその周辺機器で構成される。

そして処理装置３は、回転量検出部３１において、オイルクーラー１００のネジ穴部１６０ａ〜１６０ｃに基づいて、原点位置から何度回転したかを判定する。そして、原点位置からの回転量が所望量に達するまでオイルクーラー１００を回転させるよう、制御部３５を通じて撮像装置２に指示を出す。また、測定部３２において、撮像装置２から取得した各検査画像に基づいて、各パイプ１２０〜１５０の先端部の位置及び取り付け部の基準点に対する相対的な位置を検出し、各パイプ１２０〜１５０の長さを求める。そして、良否判定部３３において、検出した各パイプ１２０〜１５０の先端部の相対的な位置及び長さに基づいて、オイルクーラー１００の良否を判定する。なお、回転量検出部３１、測定部３２及び良否判定部３３は、例えばＣＰＵ上で実行されるプログラムモジュールとして実装される。あるいは、回転量検出部３１、測定部３２及び良否判定部３３を、ＣＰＵと別個に設けられた画像処理用プロセッサなどを備えた画像処理ボードとして実装してもよい。

記憶部３４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、又は磁気ディスク、光ディスク若しくはフラッシュメモリなどの不揮発性メモリで構成され、撮像装置２から受信した画像を一時的に保存する。また、記憶部３４は、被検査物であるオイルクーラー１００の設計仕様データ（パイプの本数、各パイプの先端部及び取り付け部の基準点に対する相対的な位置、各パイプの長さ、それぞれの公差など）を、オイルクーラー１００の型番に関連付けて保存する。さらに、記憶部３４は、各パイプ１２０〜１５０の先端部の位置などの決定に使用する複数のテンプレートを保存する。なお、テンプレートについては後述する。

一方、制御部３５は、ＰＣの中央演算装置（ＣＰＵ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの半導体メモリなどで構成され、ＣＰＵに読み込まれたプログラムにしたがって動作し、処理装置３及び撮像装置２の各部を制御する。さらに、通信部３６は、処理装置３と撮像装置２との間で制御信号及び画像を送受信する入出力インタフェースであり、ＵＳＢ、ＳＣＳＩ、ＲＳ２３２Ｃ、イーサネット（登録商標）などの各種のＩ／Ｏポート及びそれらのドライバで構成される。そして、処理装置３は、通信部３６を通じて撮像装置２から各検査画像を受信する。一方、制御部３５で生成された制御信号は、通信部３６を通じて撮像装置２の駆動部２２又は撮像部２３ａ、２３ｂへ送信される。さらに、通信部３６は、オイルクーラー１００の良否判定結果を外部の機器へ出力する。

回転量検出部３１は、オイルクーラー１００のネジ穴部１６０ａ〜１６０ｃに基づいて、オイルクーラー１００が予め定めた原点位置から何度回転したかを判定する。そのために、回転角検出部３１は、撮像部２３ａが撮影した平面検査画像（すなわち、オイルクーラー１００を上面から撮影した画像）から、各ネジ穴部１６０ａ〜１６０ｃを検出する。

ここで再度図１を参照すると、ネジ穴部１６０ａと１６０ｂ間の距離及びネジ穴部１６０ａと間の距離は等しく、各ネジ穴部１６０ａ〜１６０ｃをそれぞれ頂点とする三角形は、二等辺三角形である（以下、ネジ穴部１６０ａと１６０ｂ間の距離及び１６０ａと１６０ｃ間の距離をｄ_１、ネジ穴部１６０ｂと１６０ｃ間の距離をｄ_２とする）。この二等辺三角形の重心Ｇと、ネジ穴部１６０ａを結ぶ直線ｌ上に、オイルクーラー１００の本体部１１０の中心Ｃが存在する。また、重心Ｇと中心Ｃとの距離は、予め求めておくことができる。そこで先ず、直線ｌが検査画像に対して垂直となり、平面検査画像上において上方から順にネジ穴部１６０ａ、中心Ｃ、重心Ｇの順番に並ぶ場合をオイルクーラー１００の原点位置として予め設定しておく。

回転量検出部３１は、以下のように各ネジ穴部１６０ａ〜１６０ｃを検出する。
ここで、平面検査画像上において、各ネジ穴部１６０ａ〜１６０ｃに対応する領域は、ネジ穴周囲が照明光を反射するのに対して、ネジ穴部では照明光はそのまま透過してしまうため、ネジ穴部はその周囲と比較して輝度が低くなる。また、撮像部２３ａとオイルクーラー１００の距離はほぼ一定であるため、平面検査画像上における各ネジ穴部１６０ａ〜１６０ｃの形状及び大きさもほぼ一定である。したがって、平面検査画像から、各ネジ穴部１６０ａ〜１６０ｃの輪郭形状に沿って分布しているエッジ画素を検出することで、各ネジ穴部１６０ａ〜１６０ｃを検出することができる。
そこで回転量検出部３１は、まず、平面検査画像に対して近傍画素間の差分演算を行い、エッジ画像を作成する。このとき、回転量検出部３１は、平面検査画像中の各画素について、水平方向及び垂直方向に隣接する画素とそれぞれ差分演算を行い、差分値の絶対値が最も大きい値を、エッジ画像における対応画素の値とする。なお、近傍画素間の差分演算に関して、ソーベルフィルタやラプラシアンフィルタなど、公知のフィルタ関数を用いてもよい。

次に、回転量検出部３１は、エッジ画像を所定の閾値で二値化する。ここで所定の閾値は、例えばエッジ画像の平均画素値とすることができる。そして、回転量検出部３１は、エッジ画像の各画素について、所定の閾値よりも大きな画素値を有する場合、画素値‘１’とし、所定の閾値以下の画素値を有する場合、画素値‘０’とする。二値化エッジ画像を作成すると、回転量検出部３１は、二値化エッジ画像と、ネジ穴部の輪郭形状を表すテンプレートとのパターンマッチング処理を行う。例えば、テンプレートは、ネジ穴部一つのみを含むサイズを有し、ネジ穴部の輪郭に対応する画素の値が‘１’で、それ以外の画素値が‘０’となっているものである。パターンマッチング処理では、テンプレートの画素と二値化エッジ画像の対応する画素の値がともに‘１’である画素の合計数を算出する。そして、算出した合計数とテンプレートの位置を関連付けて処理装置３を構成する記憶部３４に保存する。同様に、テンプレートを１画素ずつ水平方向又は垂直方向にずらして、テンプレートの画素と二値化エッジ画像の対応する画素の値がともに‘１’となる画素の合計数の算出及び保存を繰り返す。そして、回転量検出部３１は、記憶部３４に保存されたその合計数を比較し、その合計数が最大となったときのテンプレートの位置に基づいて一つ目のネジ穴部の位置を決定する。

回転量検出部３１は、一つ目のネジ穴部を検出すると、一つ目のネジ穴部からの距離がネジ穴部間の距離（ｄ_１又はｄ_２）と略等しい位置にある画素のうちで、上記の合計数が最も大きい画素を二つ目のネジ穴部として検出する。最後に、検出された一つ目のネジ穴部と二つ目のネジ穴部の距離が、ｄ_２と略等しい場合（すなわち、検出されたネジ穴部が１６０ｂと１６０ｃと推定される場合）、回転量検出部３１は、検出された一つ目のネジ穴部及び二つ目のネジ穴部から、それぞれ距離ｄ_１と略等しい位置にある画素のうちで、上記の合計数が所定の閾値以上となる画素を三つ目のネジ穴部として検出する。一方、一つ目のネジ穴部と二つ目のネジ穴部との距離が、ｄ_１と略等しい場合、検出された一つ目のネジ穴部からの距離がｄ_１と略等しく、二つ目のネジ穴部からの距離がｄ_２と略等しい位置か（検出された一つ目のネジ穴部が１６０ａと推定される場合）、検出された一つ目のネジ穴部からの距離がｄ_２と略等しく、二つ目のネジ穴部からの距離がｄ_１と略等しい位置にある画素のうちで（検出された二つ目のネジ穴部が１６０ａと推定される場合）、上記の合計数が所定の閾値以上となる画素を三つ目のネジ穴部として検出する。ここで、所定の閾値は、一例として、テンプレートに含まれる‘１’の画素の合計×０．７とした。ただし、所定の閾値はこの値に限られず、実験などから最適な値を求めてもよい。

三つのネジ穴部１６０ａ〜１６０ｃの全てを検出すると、回転量検出部３１は、それらネジ穴部をそれぞれ頂点とする二等辺三角形の重心Ｇの位置を算出し、重心Ｇとネジ穴部１６０ａを結ぶ直線ｌを算出する。そして、回転量検出部３１は、本体部１１０の中心Ｃの位置を決定する。最後に、回転量検出部３１は、直線ｌが画像の垂直方向となす角を算出し、オイルクーラー１００の原点位置からの回転量θとする。なお、重心Ｇ、中心Ｃ、直線ｌ及び回転量θは、周知の方法を用いて算出できるため、詳細な説明は省略する。

このように、平面検査画像からオイルクーラー１００の本体部１１０の中心Ｃ及びオイルクーラー１００の回転量θを算出することにより、平面検査画像に基づいてオイルクーラー１００の位置決めを行うことができる。そのため、被検査物であるオイルクーラー１００を保持部２１に載置する際の位置精度の要求は緩やかなものとなる。

なお、ネジ穴部１６０ａ〜１６０ｃの検出方法は、上記に限られない。別の一例として、回転量検出部３１は、エッジ画像を使用せず、各ネジ穴部１６０ａ〜１６０ｃを予め撮影したテンプレートを準備しておき、そのテンプレートを用いて平面検査画像とパターンマッチング処理を行ってネジ穴部を検出するようにしてもよい。あるいは、各ネジ穴部１６０ａ〜１６０ｃの代わりに、各ネジ穴部の周囲の略三角形状の突起部分の形状に基づいて、上記と同様の処理を行ってもよい。

回転量検出部３１は、求めた回転量θを制御部３５へ出力する。そして制御部３５では、回転量θ及び記憶部３４から取得したオイルクーラー１００の設計仕様データに基づいて、パイプ１２０〜１５０の何れかを撮像部２３ｂの正面に向けるために必要な回転移動量φを算出する。そして、制御部３５は、その回転移動量φだけオイルクーラー１００が回転するように、駆動部２２に対する指令を出力する。

測定部３２は、撮像装置２から取得した画像に基づいて、各パイプ１２０〜１５０の先端部及び取り付け部の基準点に対する相対的な位置、さらに各パイプ１２０〜１５０の長さを検出する。
図３に、測定部３２の機能ブロック図を示す。測定部３２は、概略位置決定手段３２１、パターンマッチング手段３２２、位置決定手段３２３及び寸法測定手段３２４を有する。

概略位置決定手段３２１は、後述するパターンマッチング手段３２２でパターンマッチングを行う範囲を狭めて処理時間を短縮するために、着目部位となる各パイプ１２０〜１５０の平面検査画像及び側面検査画像上の概略位置を決定する。
各パイプ１２０〜１５０の先端部及び取り付け部の概略位置決定は全て同様の方法で行われる。また、それら先端部及び取り付け部の平面検査画像上の概略位置決定と側面検査画像上の概略位置決定も、同様の方法を用いて行われる。そこで、以下では、パイプ１２０の先端部の平面検査画像における概略位置決定を例として、概略位置決定手段３２１の処理について詳細に説明する。
図４（ａ）は、撮像装置２から取得したオイルクーラー１００の平面検査画像４００の概略を示す。上記のように、オイルクーラー１００は、原点位置からどれだけ回転しているかを知ることができるため、平面検査画像４００上においてパイプ１２０が存在すると考えられる範囲を特定することができる。そこで、概略位置決定手段３２１は、パイプ１２０が存在すると考えられる推定領域４１０を平面検査画像４００上に設定する。

次に、概略位置決定手段３２１は、設定された推定領域４１０を切り出し、解像度を低下させた粗画像を作成する。例えば、図４（ｂ）に示すように、概略位置決定手段３２１は、設定された推定領域４１０の大きさが横６０×縦１００の場合、推定領域４１０を４×４画素ごとに分割し、各分割領域ごとに平均値を算出する。そして、求めた各平均値を推定領域４１０に対応する粗画像４２０の各画素値とする。そして、図４（ｃ）に示されるように、横１５×縦２５画素の粗画像４２０が作成される。

概略位置決定手段３２１は、粗画像を作成すると、パイプ１２０について予め作成された粗テンプレートを記憶部３４から読み出し、粗画像とパターンマッチングを行う。ここで、粗テンプレートは、オイルクーラー１００の良品を保持部２１に正確に取り付け、パイプ１２０が撮像部２３ｂの正面に配置されるように、原点位置から所定の回転量だけ回転させた状態で取得された平面検査画像に基づいて、粗画像を作成するのと同様の手順により作成される。あるいは、粗テンプレートを、オイルクーラー１００の設計図面などに基づいて、コンピュータグラフィックなどで作成してもよい。なお、パイプ１２０の側面検査画像上の概略位置を決定するための粗テンプレートは、上記の状態で、オイルクーラー１００を撮像部２３ｂで撮影した側面検査画像に基づいて作成される。

概略位置決定手段３２１は、パターンマッチングにより、粗画像と粗テンプレートの相対的な位置及び角度を変えつつ相関係数を求め、その相関係数が最大となるときの粗テンプレートの位置を求める。そして、相関係数が最大となるとき、すなわち、粗画像と粗テンプレートが最良の一致となるときの粗テンプレートの位置に基づいて、パイプ１２０の先端部の概略位置を決定する。なお、相関係数は、公知のように、以下の式に基づいて求めることができる。
ここでｒは相関係数であり、Ｉ、Ｍはそれぞれ粗画像及び粗テンプレートの画素値を表す。また、Ｎは粗テンプレートに含まれる画素数を表す。この式において、粗画像と粗テンプレートが完全に一致する場合、相関係数ｒ＝１となり、粗画像と粗テンプレートに全く相関が無い場合、相関係数ｒ＝０となる。
例えば、パイプ１２０の先端部が、粗テンプレートの左上端から横方向にｕ_０画素、縦方向にｖ_０画素の位置にあるとする。このとき、粗画像と粗テンプレートとが、横方向にｕ_１画素、縦方向にｖ_１画素ずれた位置で最も一致する場合、概略位置決定手段３２１は、粗画像におけるパイプ１２０の先端部の概略位置（ｕ，ｖ）を、ｕ＝ｕ_０＋ｕ_１，ｖ＝ｖ_０＋ｖ_１にあると決定する。
概略位置決定手段３２１は、各パイプ１２０〜１５０の先端部及び取り付け部の位置を決定すると、それらの位置座標を元の解像度の画像に対応する値に換算して（例えば、粗画像におけるパイプ１２０の先端部の位置が（１２，２０）で、上記のように粗画像の解像度が元の検査画像の１／４である場合、パイプ１２０の先端部の位置は（４８，８０）に換算される）、パターンマッチング手段３２２に出力する。

このように、概略位置決定手段３２１は、解像度を低下させてデータ量を減らした粗画像を用いるため、比較的短時間で各パイプ１２０〜１５０の先端部及び取り付け部の概略位置を決定することができる。

パターンマッチング手段３２２は、パイプの先端部の位置・長さなどを正確に決定するために、各パイプ１２０〜１５０の先端部及び取り付け部ごとに、対象となるパイプの位置、向きなどを変化させた複数のテンプレートと、上記の概略位置決定手段３２１で設定された推定領域とのパターンマッチングを行う。そしてパターンマッチング手段３２２は、各テンプレートが推定領域と最良の一致となるところ、すなわち上記（１）式の相関係数ｒが最も高くなったときのパイプの先端部又は取り付け部の位置（以下、一致位置という）を求める。また、そのときの相関係数の値を一致度として算出する。以下、パイプ１２０の先端部を例として説明する。なおパイプ１２０の取り付け部や、他のパイプ１３０〜１５０についても、以下に説明する方法で一致度及び一致位置を検出することができる。

上述したように、オイルクーラー１００の回転量の誤差によってパイプ１２０が撮像部２３ｂの正面に正確に配置されていなかったり、パイプ１２０の取り付け角のずれなどに起因して、推定領域中に写されているパイプ１２０の形状や明るさが異なる場合がある。そこで、パイプ１２０と撮像部２３ｂの想定される位置関係のずれに対応して、予めパイプの見え方が異なるテンプレートが複数準備される。

ここで、パイプ１２０の先端部に関して予め準備されるテンプレート及びその作成手順について説明する。
オイルクーラー１００の垂直方向の基準点（オイルクーラー１００の底面上の一点）に対するパイプ１２０の先端部の垂直方向の位置関係を特定するために使用される第１〜第３のテンプレートは、側面検査画像に基づいて作成される。
まず、オイルクーラー１００の良品を、パイプ１２０が撮像部２３ｂに対して正確に正面になるように配置し、撮像部２３ｂで側面検査画像を取得する。その側面検査画像から、パイプ１２０の先端部が撮影されている領域を抽出して第１のテンプレートとする。次に、オイルクーラー１００を時計回りに１０°回転させて撮像部２３ｂで側面検査画像を取得する。その側面検査画像からパイプ１２０の先端部が撮影されている領域を抽出して第２のテンプレートとする。同様に、パイプ１２０が、撮像部２３ｂに対して正確に正面に配置された状態から、オイルクーラー１００を反時計回りに１０°回転させて撮像部２３ｂで側面検査画像を取得する。その側面検査画像からパイプ１２０の先端部が撮影されている領域を抽出して第３のテンプレートとする。

同様に、水平方向の基準点（オイルクーラー１００の本体部１１０の中心Ｃ）に対するパイプ１２０の先端部の水平方向の位置関係を特定するために使用される第４〜第６のテンプレートが、平面検査画像から作成される。具体的には、オイルクーラー１００の良品を、撮像部２３ａで上方から撮影した平面検査画像から、パイプ１２０の先端部が撮影されている領域を抽出し、第４のテンプレートとする。
また、パイプ１２０が正確に取り付けられていない場合を想定して第５及び第６のテンプレートを作成する。一例として、パイプ１２０の先端が、設計仕様から１０°上方へ傾くようにオイルクーラー１００の本体部１１０に取り付けた不良品を作成し、その不良品を、撮像部２３ａで上方から撮影した平面検査画像から、パイプ１２０の先端部が撮影されている領域を抽出し、第５のテンプレートとする。同様に、パイプ１２０の先端が、設計仕様から１０°下方へ傾くようにオイルクーラー１００の本体部１１０に取り付けた不良品を作成し、その不良品を、撮像部２３ａで上方から撮影した平面検査画像から、パイプ１２０が撮影されている領域を抽出し、第６のテンプレートとする。

作成された各テンプレートは、オイルクーラー１００の原点位置からの回転量、パイプ１２０の本体部１１０への取り付け角などと関連付けられ、記憶部３４に保存される。なお、上記では、パイプ１２０を側面から見たテンプレート及び上方から見たテンプレートをそれぞれ３種類ずつ作成したが、テンプレートの数、各テンプレート間のパイプ１２０の位置ずれ量の差などは上記に限られるものではない。撮像部２３ａ、２３ｂに対するオイルクーラー１００の位置精度、想定されるパイプ１２０の取り付け精度などに応じて数を減らしたり、増やしたり、あるいは、各テンプレート間のパイプ１２０の位置ずれ量の差を大きくしたり、小さくしたりすることができる。

図５（ａ）〜（ｃ）に、テンプレートの一例として、パイプ１２０の先端部に対する上記第１〜第３のテンプレートの概略図を示す。図５（ａ）〜（ｃ）のそれぞれにおいて、左側に示された側面検査画像５００ａ〜５００ｃ中に設定されたテンプレート５１０ａ〜５１０ｃを、拡大して右側に示している。それぞれのテンプレートにおいて、パイプ１２０先端部の形状に着目すると、図５（ａ）ではパイプ１２０先端部の外形が略四角形となっているのに対し、図５（ｂ）、図５（ｃ）では、先端部が湾曲しており、各テンプレートごとにパイプ１２０先端部の形状が異なっていることが分かる。

パターンマッチング手段３２２は、概略位置決定手段３２１で用いた、パイプ１２０を含むと推定される推定領域と、上記の各テンプレートとのパターンマッチングを行う。
ここで、パターンマッチング手段３２２は、概略位置決定手段３２１から取得したパイプ１２０の先端部の概略位置の近傍領域を、マッチング試行領域として設定する。そして、パターンマッチング手段３２２は、各テンプレートに含まれるパイプ１２０の先端部の位置がそのマッチング試行領域内に含まれる場合に限定して、パターンマッチングを行う。本実施形態では、一例として、マッチング試行領域を、縦、横方向ともにパイプ１２０の先端部の概略位置を中心として、±１０画素の範囲とした。

パターンマッチング手段３２２は、パイプ１２０の先端部について、側面検査画像中に設定された推定領域と第１〜第３のテンプレートとの一致度Ｃ_ｉ（ｉ＝１，２，３）を求める。また、パターンマッチング手段３２２は、各テンプレートごとに、その一致度Ｃ_ｉに対応する推定領域中のパイプ１２０の先端部の位置を、概略位置決定手段３２４で説明したのと同様の方法で求める。そして、パターンマッチング手段３２２は、側面検査画像中の推定領域の左上端画素の位置とオイルクーラー１００の垂直方向の基準点とのオフセットを加えることにより、その基準点を原点として、側面検査画像におけるパイプ１２０の先端部の一致位置（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）（ｉ＝１，２，３）を算出する。

なお、本実施形態では、オイルクーラー１００の垂直方向の基準点は、次のように決定される。まず、基準点の垂直方向の位置について説明する。撮像部２３ｂと保持部２１のステージの位置関係が固定であるため、側面検査画像において、ステージの上面、すなわち、そのステージ上に載置されるオイルクーラー１００の底面は常に一定位置となる。そのため、基準点の垂直方向の位置は、側面検査画像中のステージの上面の位置とする。次に、基準点の水平方向の位置について説明する。ここで、撮像部２３ａと撮像部２３ｂの位置関係も固定であるため、撮像部２３ａが撮影する範囲と、撮像部２３ｂが撮影する範囲との関係を予め知ることができる。そのため、平面検査画像上の任意の点について、側面検査画像における水平方向の位置を求めることができる。そこで、基準点の水平方向の位置は、回転量検出部３１で検出された本体部１１０の中心Ｃに対応する位置とする。
同様に、パターンマッチング手段３２２は、パイプ１２０の先端部について、平面検査画像中に設定された推定領域と第４〜第６のテンプレートとの一致度Ｃ_ｊ（ｊ＝４，５，６）を求め、さらに水平方向の基準点（本体部１１０の中心Ｃ）を原点として、平面検査画像中のパイプ１２０の先端部の一致位置（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）（ｊ＝４，５，６）を求める。

また、上記と同様にして、パターンマッチング手段３２２は、パイプ１２０の取り付け部及び他のパイプ１３０〜１５０の先端部及び取り付け部についても、複数のテンプレートとの一致度及び対応する一致位置を求める。それらの一致度及び一致位置は、位置決定手段３２３に出力される。

位置決定手段３２３は、上記で求めた各パイプ１２０〜１５０の先端部及び取り付け部に対する各テンプレートとの一致度及び一致位置に基づいて、各パイプ１２０〜１５０の先端部及び取り付け部の基準点に対する相対的な位置を決定する。以下、パイプ１２０の先端部を例として説明する。なお、パイプ１２０の取り付け部及び他のパイプ１３０〜１５０の先端部及び取り付け部の位置も同様に決定することができる。

ここで、上記の一致度Ｃ_ｉの値は、テンプレートに写っているパイプ１２０の先端部と、各検査画像に写っているパイプ１２０の先端部とが似ているほど高くなることが想定される。すなわち、一致度Ｃ_ｉが高いほど、対応する位置（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）の値がパイプ１２０の先端部の位置を正確に表していると想定される。そこで位置決定手段３２３は、まず、パイプ１２０の先端部の側面検査画像内の位置を決定するために、第１〜第３の各テンプレートについて求められた一致度Ｃ_ｉ（ｉ＝１，２，３）の値を比較する。そして、最も一致度Ｃ_ｉが高いテンプレートについて求められた一致位置（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）を側面検査画像内におけるパイプ１２０の先端部の位置（Ｘ_ｖ，Ｙ_ｖ）とする。同様に、位置決定手段３２３は、パイプ１２０の先端部の平面検査画像内の位置を決定するために、第４〜第６の各テンプレートについて求められた一致度Ｃ_ｊ（ｊ＝４，５，６）の値を比較する。そして、最も一致度Ｃ_ｊが高いテンプレートについて求められた一致位置（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）を平面検査画像内におけるパイプ１２０の先端部の位置（Ｘ_ｈ，Ｙ_ｈ）とする。

また、位置決定手段３２３は、別の方法として、以下に説明する方法でパイプ１２０の先端部の各検査画像における位置を決定することもできる。
この方法では、位置決定手段３２３は、第１〜第３の各テンプレートについて求められた一致度Ｃ_ｉが高い方の二つを選択する。そして、選択した一致度Ｃ_ｉに対応する位置（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）を、それら選択した一致度で加重平均した位置を、側面検査画像内におけるパイプ１２０の先端部の位置（Ｘ_ｖ，Ｙ_ｖ）とする。同様に、第４〜第６の各テンプレートについて求められた一致度Ｃ_ｉが高い方の二つを選択する。そして、選択した一致度Ｃ_ｊに対応する位置（ｘ_ｊ，ｙ_ｊ）を、それら選択した一致度で加重平均した位置を、平面検査画像内におけるパイプ１２０の先端部の位置（Ｘ_ｈ，Ｙ_ｈ）とする。

例えば、パイプ１２０が撮像部２３ｂに対して正確に正面に配置される位置よりも、オイルクーラー１００が時計回りに数度余計に回転している場合、推定領域中に写っているパイプ１２０の先端部の形状は、第１のテンプレートに写っているパイプ１２０の先端部の形状と第２のテンプレートに写っているパイプ１２０の先端部の形状の中間的なものになると想定される。したがって、第１のテンプレートについて求められた一致度Ｃ_１と、第２のテンプレートについて求められた一致度Ｃ_２が、第３のテンプレートについて求められた一致度Ｃ_３よりも高くなると考えられる。そのため、以下の式で側面検査画像内におけるパイプ１２０の先端部の位置（Ｘ_ｖ，Ｙ_ｖ）が求められる。
位置決定手段３２３は、各パイプ１２０〜１５０の先端部及び取り付け部の基準点に対する相対的な位置を求めると、それら各位置を寸法測定手段３２４に出力するとともに、良否判定部３３が利用できるように、それら各位置を記憶部３４に保存する。

寸法測定手段３２４は、位置決定手段３２３で決定された各パイプ１２０〜１５０の先端部及び取り付け部の位置に基づいて、各パイプ１２０〜１５０の長さをもとめる。そこで、寸法測定手段３２４は、側面検査画像内または平面検査画像内における各パイプ１２０〜１５０の先端部の位置と取り付け部の位置間の距離を、各パイプの長さとする。なお、各パイプ１２０〜１５０の長さを、側面検査画像内の位置に基づいて求めるか、平面検査画像内の位置に基づいて求めるかは、検査の仕様によってあらかじめ決定される。
寸法測定手段３２４は、得られた各パイプ１２０〜１５０の長さを、記憶部３４に保存する。

良否判定部３３は、検出した各パイプ１２０〜１５０の先端部の基準点に対する相対的な位置、及び各パイプ１２０〜１５０の長さを評価項目とし、それら評価項目の値に基づいて、オイルクーラー１００の良否を判定する。

そこで、良否判定部３３は、各評価項目の値を記憶部３４から読み出す。そして、各評価項目の値が、オイルクーラー１００の設計仕様、特に各評価項目の目標値及び許容公差に基づいて定められる許容範囲内に含まれるか否かを調べる。そして、何れかの値が許容範囲から外れていれば、良否判定部３３は、オイルクーラー１００を不良品と判断する。一方、何れの値も許容範囲内に含まれている場合は、オイルクーラー１００を良品と判断する。

図６及び図７を参照しつつ、本発明の外観検査装置を適用した検査装置１の動作について説明する。なお、検査装置１の動作は、処理装置３の制御部３５によって制御される。

図６に示すように、検査装置１の撮像装置２に、検査対象のオイルクーラー１００が配置され、検査が開始されると、撮像装置２の撮像部２３ａは、オイルクーラー１００を上方から撮影し、オイルクーラー１００の平面画像を取得する（ステップＳ１０１）。撮影された画像は、処理装置３に送信される。そして、処理装置３の回転量検出部３１は、オイルクーラー１００が原点位置から何度回転しているかを算出し、制御部３５は、パイプ１２０を着目パイプに設定する（ステップＳ１０２）。そして、回転量検出部３１は、パイプ１２０を撮像部２３ｂの正面に位置させるための回転移動量φを算出し、制御部３５へ伝える（ステップＳ１０３）。その後、制御部３５は、通信部３６を介して撮像装置２の駆動部２２へ、オイルクーラー１００を回転角φだけ回転させるよう指令を出す。そして駆動部２２は、保持部２１のステージごとオイルクーラー１００を回転移動量φだけ回転させる（ステップＳ１０４）。

オイルクーラー１００の回転が終了すると、撮像部２３ａは、再度オイルクーラー１００を撮影してオイルクーラー１００の平面検査画像を取得する。同様に、撮像部２３ｂも、オイルクーラー１００を側面から撮影し、オイルクーラー１００の側面検査画像を取得する（ステップＳ１０５）。取得された平面検査画像及び側面検査画像は、処理装置３に送られる。

次に、処理装置３では、測定部３２の概略位置決定手段３２１で、平面検査画像及び側面検査画像のそれぞれにおいて、パイプ１２０が存在すると推定される推定領域を設定する。そして、各推定領域の低解像度化した粗画像を作成して粗パターンマッチングを行い、パイプ１２０の推定領域中の概略位置を決定する（ステップＳ１０６）。

図７に示すように、その後、測定部３２のパターンマッチング手段３２２は、パイプ１２０の先端部及び取り付け部に対して、それぞれ複数のテンプレートとパターンマッチングを行い、各テンプレートに対する一致度Ｃ_ｉ及び対応する一致位置（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）を求める（ステップＳ１０７）。そして、測定部３２の位置決定手段３２３は、各テンプレートとの一致度Ｃ_ｉ及び一致位置（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）に基づいて、パイプ１２０の先端部及び取り付け部の基準点に対する相対的な位置を決定する（ステップＳ１０８）。さらに、測定部３２の寸法測定手段３２４は、パイプ１２０の先端部の位置及び取り付け部の位置の座標に基づいて、パイプ１２０の長さを算出する（ステップＳ１０９）。

パイプ１２０の長さなどが求められると、処理装置３の制御部３５は、全てのパイプについて位置検出及び寸法測定を行ったか否かを判断する（ステップＳ１１０）。そして、まだ位置検出及び寸法測定を行っていない検査未了のパイプがある場合、検査未了のパイプを着目バイプに設定し（ステップＳ１１１）、制御をステップＳ１０３の前に戻す。そしてステップＳ１０３〜Ｓ１１０の処理を繰り返し、別のパイプに対する一連の位置検出及び寸法測定を行う。

一方、ステップＳ１１０において、全てのパイプについて位置検出及び寸法測定を終えている場合、処理装置３の良否判定部３３は、検出された各パイプ１２０〜１５０の先端部の位置及び取り付け部の位置、長さなどに基づいて、オイルクーラー１００が良品か否かを判定する（ステップＳ１１２）。良否判定部３３が、オイルクーラー１００を良品と判定した場合、制御部３５は、オイルクーラー１００が良品であることを示す検査結果を処理装置３の通信部３６を通じて外部に出力し（ステップＳ１１３）、処理を終了する。一方、ステップＳ１１２において、良否判定部３３が、オイルクーラー１００を不良品と判定した場合、制御部３５は、オイルクーラー１００が不良品であることを示す検査結果を処理装置３の通信部３６を通じて外部に出力し（ステップＳ１１４）、処理を終了する。

以上説明してきたように、本発明の外観検査装置を適用した検査装置１は、画像取得時にオイルクーラー１００が本来想定される位置とずれていても、そのような位置ずれを想定したテンプレートも用いてパターンマッチングを行って位置検出するため、正確に各パイプの先端部の基準点に対する相対的な位置及び長さを測定することができる。その結果、検査対象のオイルクーラー１００の良否判定を高精度で行うことができる。また、画像に基づいて各パイプの先端部の位置及び長さを求めるため、検査対象のオイルクーラー１００の仕様が変更されても、新たに測定用の治具を用意する必要が無く、オイルクーラー１００の設計データ及び検査仕様データを検査装置１に供給するだけでよい。そのため、検査装置１は、特に多品種少量生産の製造ラインでの検査に使用するのに好適である。

また、検査装置１は、オイルクーラー１００自体の位置及び回転量を、撮影された画像に基づいて検出するため、オイルクーラー１００を保持部２１に取り付ける際の取り付け部の位置の精度に対する要求を緩和することができ、検査装置１自体を安価に作成することができる。

なお、上述してきた実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記では、被検査物であるオイルクーラーを、上方と側面の両側から撮影し、３次元的にパイプの位置検出及び長さ測定を行ったが、必要に応じて、どちらか一方の画像だけをパイプの位置検出及び寸法測定に用いてもよい。

また、概略位置決定手段３２１は、パターンマッチングを用いる代わりに、他の方法を用いて各パイプ１２０〜１５０の先端部又は取り付け部の概略位置を決定してもよい。その一例として、概略位置決定手段３２１は、エッジ検出処理を行い、その結果作成されるエッジ画像の重心に基づいて、各パイプ１２０〜１５０の概略位置を決定してもよい。この場合の概略位置の決定方法について以下に説明する。
先ず、各パイプ１２０〜１５０のテンプレートを作成するのと同様に、オイルクーラー１００の良品を所定の位置に配置して撮影した平面検査画像及び側面検査画像を予め作成する。次に、それら検査画像について、パイプ１２０〜１５０のうちの着目するパイプだけを含む領域を設定する。そして、その領域に対して、近傍画素間の差分演算を行ってエッジ画像を算出する。そして、エッジ画像における各画素の値に基づいて、エッジ画像の重心を算出し、その重心とその領域に含まれるパイプの先端部又は取り付け部とのオフセットを算出し、記憶部３４に保存しておく。
検査時においては、取得された平面検査画像及び側面検査画像に対し、上記と同一の処理をおこなってエッジ画像の重心を算出する。そして、算出された重心に、記憶部３４から読み出した上記のオフセットを加えて、着目するパイプの先端部又は取り付け部の概略位置とする。

また、良否判定部３３は、基準点に対する各パイプ１２０〜１５０の先端部の相対的な位置又は各パイプ１２０〜１５０の長さの何れか一方だけを用いて良否判定を行ってもよい。

また、本発明の外観検査装置の被検査物も、オイルクーラーのような円筒形状のものに限られない。本発明の外観検査装置は、特定部位の位置や寸法を求めることが必要なものについて、その特定部位を撮影できるものであれば、適用することができる。また、被検査物によっては、上記の実施形態における保持部は、ＸＹステージのように、所定の方向に移動可能なステージを有することが好ましい。さらに、被検査物と撮像部を所定の位置関係にするために、上記の実施形態における回転量検出部のように、回転移動量を求めるだけでなく、被検査物の水平方向あるいは垂直方向の移動量を求める移動量検出部を有することが好ましい。このような移動量検出部も、回転量検出部と同様に、被検査物の特定箇所を認識し、被検査物の設計仕様と撮像部の位置を参照することにより、被検査物の移動量を求めることができる。

以上のように、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。

被検査物であるオイルクーラーの概略平面図である。 本発明の外観検査装置を適用した検査装置の構成ブロック図である。 測定部の機能ブロック図である。 （ａ）は、オイルクーラーの平面検査画像の概略図であり、（ｂ）は、（ａ）の平面検査画像中に設定される推定領域の概略図であり、（ｃ）は、（ｂ）に対応する粗画像の概略図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれパイプ先端部のテンプレートの一例である。 本発明の外観検査装置を適用した検査装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の外観検査装置を適用した検査装置の動作を示すフローチャートである。 （ａ）は、従来の検査装置において、被検査物が、カメラに対して正確に所定の位置に配置された場合の位置関係を示す概略平面図であり、（ｂ）は、実際の寸法測定において、被検査物が、カメラに対して若干回転して配置された場合概略平面図であり、（ｃ）は、（ａ）の配置に対応する基準テンプレートの概略図であり、（ｄ）は、（ｂ）の配置でカメラにより撮影された被検査物の画像の概略図である。

符号の説明

１ 検査装置（外観検査装置）
２ 撮像装置
３ 処理装置
２１ 保持部
２２ 駆動部
２３ａ、２３ｂ 撮像部
３１ 回転量検出部
３２ 測定部
３３ 良否判定部
３４ 記憶部
３５ 制御部
３６ 通信部
３２１ 概略位置決定手段
３２２ パターンマッチング手段
３２３ 位置決定手段
３２４ 寸法測定手段
１００ オイルクーラー
１１０ 本体部
１２０、１３０、１４０、１５０ パイプ
１６０ａ〜１６０ｃ ネジ穴部
４００ 平面検査画像
４１０ 推定領域
４２０ 粗画像
５００ａ、５００ｂ、５００ｃ 側面検査画像
５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ テンプレート
８００ オイルクーラー
８１０ パイプ
８２０ カメラ

Claims (12)

1. 被検査物（１００）を撮影した検査画像を取得する撮像部（２３ａ、２３ｂ）と、
   前記検査画像において前記被検査物（１００）の着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）が撮影されている領域と複数のテンプレートとのパターンマッチングを行い、該複数のテンプレートのそれぞれについて最良の一致位置及び一致度を求めるパターンマッチング部（３２２）と、
   前記一致位置及び一致度に基づいて前記着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の前記被検査物（１００）の基準位置に対する相対的な位置を決定する位置決定部（３２３）と、
   を有することを特徴とする外観検査装置。
2. 前記複数のテンプレートのそれぞれは、被検査物の着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）と前記撮像部（２３ａ、２３ｂ）とが所定の位置関係にある場合に、前記撮像部（２３ａ、２３ｂ）で撮影された該着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の画像に基づいて作成され、且つ該位置関係は、対応する前記テンプレートごとに異なる、請求項１に記載の外観検査装置。
3. 前記位置決定部（３２３）は、
   前記複数のテンプレートのうち、前記一致度が最も高いテンプレートについて求められた一致位置に基づいて、前記着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の前記相対的な位置を決定する、請求項１又は２に記載の外観検査装置。
4. 前記位置決定部（３２３）は、
   前記複数のテンプレートについて求められた前記一致位置を、前記一致度で加重平均することにより、前記着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の前記相対的な位置を決定する、請求項１又は２に記載の外観検査装置。
5. 前記検査画像における前記着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の概略位置を決定する、概略位置決定部（３２１）をさらに有する、請求項１〜４の何れか一項に記載の外観検査装置。
6. 前記位置決定部（３２３）は、前記着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）のうちの少なくとも２点の位置を求め、
   前記少なくとも２点の位置に基づいて、前記着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の長さを求める寸法測定部（３２４）をさらに有する、請求項１〜５の何れか一項に記載の外観検査装置。
7. 前記着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の前記相対的な位置又は長さに基づいて、前記被検査物（１００）の良否を判定する良否判定部（３３）をさらに有する、請求項６に記載の外観検査装置。
8. 前記検査画像に基づいて、前記被検査物の基準位置からの変位量を検出し、該変位量及び前記被検査物（１００）の設計仕様に基づいて、前記着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）と前記撮像部（２３ａ、２３ｂ）とを所定の位置関係にするための前記被検査物（１００）の移動量を算出する移動量検出部（３１）と、
   前記被検査物を保持する保持部（２１）と、
   前記移動量だけ前記保持部（２１）を移動させる駆動部（２２）と、
   をさらに有する、請求項１〜７の何れか一項に記載の外観検査装置。
9. 被検査物（１００）を撮影した検査画像を取得するステップ（Ｓ１０５）と、
   前記検査画像において前記被検査物（１００）の着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）が撮影されている領域と複数のテンプレートとのパターンマッチングを行い、該複数のテンプレートのそれぞれについて最良の一致位置及び一致度を求めるステップ（Ｓ１０７）と、
   前記一致位置及び一致度に基づいて前記着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の前記被検査物（１００）の基準位置に対する相対的な位置を決定するステップ（Ｓ１０８）と、
   を有することを特徴とする外観検査方法。
10. 前記位置を決定するステップ（Ｓ１０８）は、前記着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）のうちの少なくとも２点の位置を求め、
    前記少なくとも２点の位置に基づいて、前記着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の長さを求めるステップ（Ｓ１０９）をさらに有する、請求項９に記載の外観検査方法。
11. 前記着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）の前記相対的な位置又は長さに基づいて、前記被検査物（１００）の良否を判定するステップ（Ｓ１１２）をさらに有する、請求項１０に記載の外観検査方法。
12. 請求項９〜１１の何れか一項に記載の外観検査方法を用い、前記被検査物（１００）をオイルクーラーとし、且つ前記着目部分（１２０、１３０、１４０、１５０）を該オイルクーラーのパイプとする、オイルクーラーの外観検査方法。